Датчик положения дроссельной заслонки
Датчик положения дроссельной заслонки относится к измерительной технике и предназначен для определения положения дроссельной заслонки в микропроцессорных системах управления двигателем внутреннего сгорания. Датчик положения дроссельной заслонки состоит из корпуса в виде единой детали, разделенного на две изолированные полости, что снижает трудоемкость сборки устройства и исключает попадание картерных газов, масла и грязевых отложений на печатную плату с микросхемой-датчиком. В одной полости установлены ротор, выполненный в виде тела вращения и находящийся в постоянном контакте с выходным валом дроссельной заслонки; магнит, жестко связанный с ротором и пружина. Во второй полости установлена плата с микросхемой-датчиком. Полость закрыта крышкой-экраном, уменьшающая влияние внешних магнитных полей и повышающая точность измерений. Измерение положения дроссельной заслонки осуществляется путем анализа напряжения на выходе микросхемы программируемого датчика угла на основе магниторезисторов КМА200. Напряжение зависит от положения магнита относительно микросхемы. Диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются константами в EEPROM микросхемы и могут быть изменены после установки микросхемы в изделии. Благодаря этому упрощается настройка и снижаются требования к точности изготовления деталей датчика.
Полезная модель относится к измерительной технике и предназначена для определения положения дроссельной заслонки в микропроцессорных системах управления двигателем внутреннего сгорания.
Известен патент РФ №2262659 МПК G01B 7/30, «Бесконтактный датчик углового положения вала», содержащий основание в виде стакана со сквозным отверстием в дне, вставку своей плоскостью отделяет полость крышки, в которой располагается печатная плата от полости основания, через которую проходит магнитодержатель со сквозным отверстием, выполненным в плоскости, параллельной плоскости дна основания, магнитодержатель, выполненный в виде тела вращения, магнитная система, печатная плата с размещенным на ней магнитоэлектрическим преобразователем, разъемом, электрически соединенной с печатной платой.
Недостатком указанного устройства является:
- отделение полости крышки, в которой располагается печатная плата отполости основания, в которой расположен магнитодержатель при помощи дополнительной вставки, увеличивает стоимость изделия и повышает трудоемкость его сборки;
- невозможность регулировки выходного напряжения датчика после установки печатной платы в основание без изменения взаимного положения печатной платы и магнита, и как следствие этого, повышенные требования к точности изготовления деталей и большая трудоемкость настройки;
- отсутствие экранирующей крышки может привести к снижению точности измерений из-за возможного влияния внешних магнитных полей.
Наиболее близким техническим решением, прототипом, к предлагаемому устройству является заявка на изобретение РФ 2005104227. МПК G01D 1/00 (2006.01) «Бесконтактный датчик положения дроссельной заслонки», содержащий ротор из материала, не проводящего магнитное поле, размещенным на основании, постоянным магнитом и статор, представляющий собой линейный магниточувствительный элемент Холла, описывающий круговое вращательное движение магнита, в котором для повышения однородности и равномерности характеристики элемент Холла располагается симметрично и на одинаковом расстоянии от внешней поверхности магнита, таким образом, что плоскость его лицевой поверхности параллельна оси вращения и перпендикулярна любой плоскости, содержащей диаметральную ось магнита, при этом ось симметрии чувствительного элемента Холла коаксиальна диаметральной оси, плоскость симметрии магнита с нулевым значением магнитной индукции поля соответствует среднеквадратическому напряжению на выходной характеристике
устройства. В рабочей области датчика располагается аксиальный ферромагнитный концентратор нормальных силовых линий магнитного поля.
Недостатком данного устройства является низкая чувствительность микросхемы - датчика на основе элементов Холла, результатом чего является недостаточная точность измерений, а также недостаточная защищенность от внешних магнитных полей.
Целью предлагаемой полезной модели датчика положения дроссельной заслонки является повышение надежности работы, снижению требований к точности изготовления деталей датчика, снижению трудоемкости его изготовления и повышения ремонтопригодности.
Поставленная цель достигается тем, что в датчике положения дроссельной заслонки, представляющим собой корпус в виде единой детали с двумя изолированными полостями снижает трудоемкость сборки устройства и исключает попадание картерных газов и масла на печатную плату с микросхемой-датчиком, внутри корпуса в одной плоскости расположены ротор, выполненный в виде тела вращения и магнит жестко связанный с ним, ротор датчика соединен с выходным валом дроссельной заслонки; во второй камере установлена плата с микросхемой-датчиком типа КМА200 (микросхема), являющейся программируемым датчиком угла поворота на основе магниторезисторов, формирующей сигнал для системы управления, участвующим в формировании магнитного поля требуемого направления, в результате чего измерение положения дроссельной заслонки осуществляется путем анализа напряжения на выходе микросхемы, при этом данное напряжение зависит от положения магнита относительно микросхемы и соответственно от положения ротора, выполненных в виде тела вращения; полость закрыта крышкой-экраном.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что оснащение датчика положения дроссельной заслонки корпусом в виде единой детали с двумя изолированными полостями, снижает трудоемкость сборки устройства и исключает попадание картерных газов и масла на печатную плату с микросхемой-датчиком типа КМА200, являющейся программируемым датчиком угла поворота на основе магниторезисторов, формирующей сигнал для системы управления, участвующим в формировании магнитного поля требуемого направления, в результате чего измерение положения дроссельной заслонки осуществляется путем анализа напряжения на выходе микросхемы, при этом данное напряжение зависит от положения магнита относительно микросхемы и соответственно от положения ротора, выполненных в виде тела вращения; диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются константами в EEPROM микросхемы и могут быть изменены после установки микросхемы в изделие, что упрощает настройку и снижает требования точности изготовления деталей датчика, кроме того, микросхема работает в режиме преобразования угла в цифровой код с возможностью диагностирования состояния микросхемы и передачи кодов ошибки во внешнее устройство, позволяющей
использовать датчик в полностью цифровых системах управления дизельным двигателем, а наличие крышки-экрана, уменьшающая влияние внешних магнитных полей, повышает точность измерений.
Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», так как сочетание признаков описанного устройства неизвестно в технике на данном этапе. Существенные признаки заявленного объекта, а именно:
- использование микросхемы-датчика типа КМА200 представляющей собой программируемый датчик угла поворота и содержащий чувствительный элемент на основе магниторезисторов и схему обработки сигналов, в зависимости от угловой ориентации внешнего магнитного поля, проходящего через чувствительный элемент микросхемы, меняет напряжение на ее выходе, диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются константами в EEPROM микросхемы и могут быть изменены после установки микросхемы в изделие;
- наличие, двухполюсного магнита, представляющего собой параллелепипед создающего магнитное поле, воздействующего на датчик-микросхему;
- наличие ротора, совершающего вращательное движение;
- наличие корпуса в виде единой детали снижает трудоемкость сборки устройства;
- наличие двух изолированных полостей в корпусе позволяет исключить попадание картерных газов, масла и грязевых отложений на печатную плату с микросхемой-датчиком типа КМА200;
- наличие крышки-экрана, снижающей влияние внешних магнитных полей необходимы и достаточны для достижения цели.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен датчик положения дроссельной заслонки.
Датчик положения дроссельной заслонки содержит пластмассовый корпус 1, с разъемом 2, ротора 3 с жестко закрепленным на нем магнитом 4, пружины 5, микросхемы-датчика типа КМА200 6 (микросхема), запаянной на печатной плате 7 пластмассовой крышки 8, крышки-экрана из пермаллоя 9.
Рассмотрим работу датчика положения дроссельной заслонки.
В корпусе 1, в виде единой детали, разделенном на две изолированные полости, что позволяет исключить попадание масла, картерных газов и грязевых отложений в соседнюю полость, установлен разъем 2, содержащий функциональные выводы, используемые в процессе эксплуатации датчика. На роторе 3 выполненном в виде тела вращения, жестко закреплен магнит 4. Ротор 3 соединен с выходным валом дроссельной заслонки. Благодаря наличию пружины 5 ротор 3 находится в постоянном контакте с валом, тем самым устраняются зазоры в соединении и повышается точность измерения. При вращении ротора 3 магнит 4 создает вращающееся магнитное поле, проходящее через чувствительный элемент микросхемы-датчика типа КМА200 6. Микросхема-датчик типа КМА200 6 установлена на печатной плате 7. Микросхема-датчик типа КМА200 6 представляет собой
программируемый датчик угла поворота и содержащий чувствительный элемент на основе магниторезисторов и схему обработки сигналов. В зависимости от угловой ориентации внешнего магнитного поля, проходящего через чувствительный элемент микросхемы, меняется напряжение на ее выходе. Диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются константами в EEPROM микросхемы и могут быть изменены после установки микросхемы в изделие. Благодаря этому упрощается настройка датчика и снижаются требования к точности изготовления деталей датчика. Кроме аналогового режима микросхема 6 работает в режиме преобразования угла в цифровой код с возможностью диагностирования состояния микросхемы и передачи кодов ошибки во внешнее устройство, что позволяет использовать датчик в полностью цифровых системах управления двигателем. Микросхема 6 полностью приспособлена к работе в подкапотном пространстве автомобиля как по рабочей температуре, так и по помехам в цепи питания, что позволяет не применять дополнительных внешних защитных элементов. Пластмассовая крышка 8 обеспечивает надежное крепление пружины 5 и ротора 3. Крышка-экран 9 выполнена из пермаллоя и служит защитой от внешних магнитных полей.
Таким образом, оснащение датчика положения дроссельной заслонки корпусом в виде единой детали с двумя изолированными полостями, снижает трудоемкость сборки устройства и исключает попадание масла, картерных газов и грязевых отложений на печатную плату с микросхемой-датчиком типа КМА200, являющейся программируемым датчиком угла поворота на основе магниторезисторов, формирующей сигнал для системы управления, участвующим в формировании магнитного поля требуемого направления, в результате чего измерение положения дроссельной заслонки осуществляется путем анализа напряжения на выходе микросхемы, при этом данное напряжение зависит от положения магнита относительно микросхемы и соответственно от положения ротора, выполненных в виде тела вращения диапазон измеряемого угла и нулевой угол задаются константами в EEPROM микросхемы и могут быть изменены после установки микросхемы в изделие, что упрощает настройку и снижает требования точности изготовления деталей датчика, кроме того, микросхема работает в режиме преобразования угла в цифровой код с возможностью диагностирования состояния микросхемы и передачи кодов ошибки во внешнее устройство, позволяющей использовать датчик в полностью цифровых системах управления дизельным двигателем, а наличие крышки-экрана, уменьшающая влияние внешних магнитных полей, повышает точность измерений.
Датчик положения дроссельной заслонки, содержащий корпус с двумя изолированными полостями, внутри одной полости установлены магнит, ротор и пружина; во второй полости установлена плата с микросхемой-датчиком, закрытая крышкой-экраном, отличающийся тем, что использующий корпус в виде единой детали с двумя изолированными полостями снижает трудоемкость сборки устройства и исключает попадание картерных газов, масла и грязевых отложений на печатную плату с микросхемой-датчиком типа КМА200, являющейся программируемым датчиком угла поворота и содержащий чувствительный элемент на основе магниторезисторов и схему обработки сигналов, в зависимости от угловой ориентации внешнего магнитного поля, проходящего через чувствительный элемент микросхемы, меняется напряжение на ее выходе, зависящее от положения магнита относительно микросхемы и ротора, выполненного в виде тела вращения, с которым магнит жестко связан; диапазон измеряемого угла и нулевой угол, задающиеся константами в EEPROM микросхемы, и могут быть изменены после установки микросхемы в изделие, в результате чего упрощается настройка и снижаются требования точности изготовления деталей датчика, а наличие крышки-экрана, уменьшающая влияние внешних магнитных полей, повышает точность измерений.
